Úžasné hliníkové plechovky

Úžasný design hliníkové plechovky. Každý rok je vyrobeno skoro půl bilionu těchto plechovek. To je skoro 16 tisíc za vteřinu. Proto se podíváme na fascinující výrobu těchto plechovek. Začněme tím, proč má plechovka tento tvar? Proč válec? Inženýr by možná chtěl vyrobit kulovou plechovku. Má nejmenší povrch s ohledem na objem, spotřebujeme tedy nejméně materiálu, navíc nemá rohy, takže nemá žádná slabá místa.

Tlak v plechovce zatěžuje stěny rovnoměrně. Ale koule není praktická pro masovou výrobu, a navíc se kutálí. A když je přiložíte k sobě, jen 74 % místa zaberou samotné výrobky. Zbylých 26 % tvoří mezery, což není praktické pro převoz ani skladování. Inženýr by to mohl vyřešit výrobou kvádrové plechovky.

Na stole stojí, ale špatně se drží a špatně se z ní pije. Ačkoliv se vyrábí snáz než koule, tyto hrany jsou slabá místa. Potřebujeme tlusté stěny. Ale kvádr je mnohem vhodnější pro přepravu. Nezůstává téměř žádné volné místo, což je vykoupeno větším povrchem, než kolik je třeba pro kouli. K výrobě plechovek inženýři používají válec, který spojuje výhody obou tvarů. Z vrchu je jako koule, ze strany je jako kvádr.

Válec při přepravě využije asi 91 % místa, což je méně než kvádr, ale více než koule. Ale největší výhodou je, že válec se vyrábí snadno. Plechovka se vyrábí z tohoto disku. Je vyříznut z hliníkového plechu a je asi 0,3 mm tlustý. Na počátku procesu najdete průvlakárnu. Na ni se položí disk a na něj přidržovač. Ukážeme si průřez průvlakárnou, abychom viděli, co se děje.

Válcový tažník zatlačí na disk a zformuje pohárek. Nazývá se to tažení. Tento pohárek má 88 milimetrů v průměru, je větší než plechovka, tak je znovu tažen. Tento proces začíná tímto rondelem, který je opět protažen průvlakárnou. Tažník protlačí pohárek maticí a vytvoří vyšší pohárek s menším průměrem.

Tento pohárek má stejný průměr jako plechovka, tedy 65 mm, ale ještě není dost vysoký. Tažník protlačí tento rondel tažnicí. Pohárek zůstane o stejném průměru, ale bude vyšší a stěny tenčí. Pokud se na to podíváme zblízka, uvidíte původní tlustou stěnu, která se po průtahu stává tenčí. Toto probíhá ve třech krocích a po každém je plechovka vyšší a stěna tenčí. Po protahování se vytvoří prohlubeň na dně.

K tomu je třeba konvexní nástroj a tažník s odpovídající konkávní dutinou. Jak tažník zatlačí na rondel plechovky, dole se vytvoří prohlubeň. Tím se sníží množství kovu, které je třeba k vytvoření plechovky. Kopulovité dno spotřebuje méně materiálu než ploché dno. Kopule je oblouk otáčející se kolem své osy. Zakřivení umožní přeměnit část vertikálního tlaku do horizontálního zatížení, takže vydrží vyšší tlaky než ploché dno.

Na kopuli si můžete všimnou dvou čísel. Tato čísla jsou vyryta na nástroji, který kopuli vytváří. První číslo značí výrobní linku továrny a druhé číslo značí číslo body makeru. Body maker je stroj, který je zodpovědný za protahování a lisování kopule. Tato čísla umožňují identifikovat problémy na výrobní lince.

Továrny produkují plechovky v neuvěřitelných počtech. Tyto poslední úkony jsou prováděny v jednom nepřetržitém kroku. Zabere to sedm setin vteřiny. Tažník plechovky razí rychlostí 11 metrů za sekundu a maximální zrychlení je 45 G. Tento proces probíhá nepřetržitě po dobu 6 měsíců. Stroj potřebuje údržbu až po sto milionech cyklů. Pokud se podíváte na vršek plechovky, uvidíte, že hrany nejsou rovné.

Tato nerovnost vzniká během tažení. Abychom získali hladkou hranu, je odříznuto 6 mm plechovky. Díky rovné hraně může být plechovka zapečetěna. Ale předtím je zvenku natištěn barevný vzor. Lidé z oboru tomu říkají dekorace. Vnitřek je také ošetřen. Nastříkaný epoxidový lak odděluje obsah plechovky od hliníkových stěn.

To zabraňuje tomu, aby nápoj měl kovovou pachuť a aby kyseliny v nápoji nezpůsobovaly korozi hliníku. Další krok vytváří hrdlo plechovky, tedy tu část, která se zužuje dovnitř. Tvorba hrdla probíhá v 11 krocích. Začíná se s rovnou plechovkou. Vrchol se zamáčkne dovnitř a takto se pokračuje dál, dokud není docíleno požadovaného průměru.

Změna velikosti hrdla je vždy tak malá, že ji jen těžko rozeznáte od předchozí fáze. Každý z těchto kroků probíhá vložením vnitřní formy do plechovky, a poté je hrdlo tvarováno speciální formou. Nakonec je nadzvednuta vnější a vnitřní forma a proces postupuje k dalšímu kroku. Tento proces probíhá v tolika krocích, aby se předešlo vrásnění nebo ohýbání tenkého hliníku. Od 60.

let 20. století se průměr plechovek zmenšil o 6 milimetrů. Ze 60 mm na dnešních 54 mm. Může se to zdát jako kousek, ale výrobci plechovek ročně vytvoří 100 miliard výrobků, takže těchto 6 mm ušetří ročně minimálně 90 milionů kg hliníku. Toto množství by vytvořilo krychli o délce hrany 32 metrů. Srovnejte to s 787 Dreamliner, který má rozpětí křídel 60 metrů. Jakmile je hrdlo dokončeno, vytvoří se příruba. Vytvoří se malý zobáček, který nám umožní zapečetit plechovku.

Tím se dostáváme k dalšímu vynálezu, dvojitému spoji. U starších plechovek výrobce vršek letoval nebo svářel, což často kontaminovalo obsah plechovky. Dnešní plechovky využívají hygienický dvojitý spoj, který se i snáze vyrábí. Tato plechovka je rozpůlena, takže můžete vidět tento dvojitý spoj. K vytvoření spoje stroj využívá dvě snadné operace. Nejprve se plech vršku plechovky zatočí kolem zobáčku. Druhý krok stlačí kov k sobě, čímž vznikne vzduchotěsný uzávěr.

Ačkoliv jsou tyto kroky snadné, vyžadují velkou přesnost. Posunutí o zlomek milimetru způsobí, že se kov nespojí. Kromě mechanického spojení obou částí plechovky tu najdete i směs, která brání průniku plynů skrz spoj. Směs je nejprve tekutá, ale pak ztuhne a vytvoří těsnění. Zapečetění plechovky hned po naplnění způsobí že plyny zůstanou uvnitř plechovky, čím vznikne tlak kolem 30 psi, což je dvojnásobek atmosférického tlaku.

V limonádách je tlak tvořen oxidem uhličitým, u neperlivých nápojů je tvořen dusíkem. Proč je plechovka pod tlakem? Vnitřní tlak vytvoří pevnou plechovku, a to i přes její tenké stěny. Natlakovanou plechovku jen těžko zmáčknete. Ale prázdnou plechovku snadno stlačíte. Stěny jsou jen 75 mikronů silné a jsou křehké. Ale vnitřní tlak v zapečetěné plechovce vytváří rovnoměrný tlak, který zdi napíná.

Toto napětí je klíčové. Tenká stěna se chová jako řetěz. Při stlačení nemá žádnou pevnost, ale při natažení je velmi silná. Vnitřní tlak posílí plechovky natolik, že mohou být naskládány na sebe. Plná plechovka může unést běžného dospělého. Navíc díky tomu plechovka nepotřebuje vlnitý profil, jako tomu je u ocelových plechovek na jídlo.

Plechovka je nejprve vystavena tlaku kolem 2 atmosfér, ale během svého života může kvůli vyšším teplotám zažít až 4 atmosféry vnitřního tlaku. Proto je plechovka navržena tak, aby vydržela 6 atmosfér, což je 90 psi, než se vršek nebo spodek plechovky začne vyklenovat. Proč je na víčku plechovky otvírací očko? Zní to jako hloupá otázka, jak jinak byste ji otevřeli, ale původně plechovky očka neměly.

Prvním ocelovým plechovkám se z očividných důvodů říkalo ploché plechovky. Otvor k pití jste vytvářeli speciálním otvírákem stejně jako otvor pro odvod vzduchu. V 60. letech bylo vynalezeno odtrhávací víčko, takže otvírák už nebyl třeba. Fungovalo to takto. Otočili jste tímto očkem a táhnutím vytvořili otvor. Bylo to lehké, ale získali jste tím toto víčko.

Plechovka vás žádá, abyste ho vyhodili do koše, ale lidé tato víčka házela na zem a ostré hrany mohly pořezat bosé nohy lidí na pláži a škodily životnímu prostředí. Plechovkový průmysl odpověděl otevíráním, které zůstává na plechovce. Toto otvírání je výsledkem chytrého nápadu. Očko funguje jako páka. Je to jako kolečko, protože tento konec je otočným bodem páky a nýt je jako náklad.

Síla je vynakládána na druhý konec očka. A zde nastává ta chytrá část. Jakmile víčko povolí, páka se změní na typ podobný houpačce. Nákladem se stává vrchol očka a nýt funguje jako otočný bod páky. Vidíte, jak očko nadzvedává nýt, podobně jako náklad v kolečku. Důvodem, proč tento chytrý nápad funguje, je to, že tlak uvnitř plechovky pomáhá vytrhnou nýt, čímž se vnitřní část očka propadne vytvoří se otvor do plechovky, a tak vznikne klasická páka.

Při pohledu do plechovky uvidíte, jak očko nejprve vytvoří otvor u nýtu. Pokud byste se prostě snažili zatlačit víčko do plechovky běžnou pákou, kde by nýt byl otočným bodem páky, bojovali byste s tlakem v plechovce. Očko by muselo být obří a drahé.

Pokud se chcete dozvědět více o životním cyklu plechovky, podívejte se na toto video o výrobě a recyklaci plechovek od Rexamu. Dnešní plechovky obsahují kolem 70 % recyklovaného materiálu. Pořad Jak se to vyrábí? od Discovery má také skvělé záběry z výroby. Najdete zde dvě různé animace výroby plechovky. A navíc zde najdete dvě detailní animace procesu tažení. Hliníková plechovka je tak běžná, že ji lidé berou jako samozřejmost. Ale až se z ní příště napijete, uvědomte si, že zdokonalování tohoto vynálezu zabralo desítky let.

Jsem Bill Hammock, Engineerguy. Děkuji Rexamu, který mi dodal plechovky v různé fázi výroby. A děkuji divákům s předběžným přístupem za jejich hodnotné komentáře. Čteme naprosto všechny komentáře. Pokud chcete vidět předběžné záběry epizod, jděte na engineerguy.com/preview. Najdete tam budoucí projekty a záběry z natáčení. Najdete tam i první náčrty tohoto videa o plechovkách.

Můžete se stát divákem s předběžným přístupem. Znovu děkuju. Překlad: Mithril www.videacesky.cz